ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3.1 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ COULOMB

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3.1 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ COULOMB"

Ξένη Ζέρβας
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3.1 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ COULOMB Η δύναμη που ασκείται μεταξύ σημειακών ηλεκτρικών φορτιών 1, είναι ανάλογη του γινομένου των φορτίων, και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ τους. F c 1 k ΕΝΤΑΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ Ηλεκτρικό πεδίο ονομάζουμε το χώρο μέσα στο οποίο αν βρεθεί οποιοδήποτε ηλεκτρικό φορτίο, θα ασκηθεί σε αυτό ηλεκτροστατική δύναμη Couomb. Ένταση E του ηλεκτρικού πεδίου σε κάποιο σημείο : Ονομάζουμε το φυσικό διανυσματικό μέγεθος που ορίζεται ως το πηλίκο της δύναμης F που ασκείται σε φορτίο που βρίσκεται σε αυτό το σημείο, προς το φορτίο αυτό. Δηλαδή : E F Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου έχει : Διεύθυνση και φορά τη διεύθυνση και την φορά της δύναμης δοκιμαστικό φορτίο στο σημείο αυτό. Μέτρο που δίνεται από την σχέση : E F Μονάδα μέτρησης της έντασης στο S.I. είναι το : 1 N/C. F που δέχεται θετικό Το μέτρο της έντασης σε κάποιο σημείο του ηλεκτρικού πεδίου μας δείχνει πόσο ισχυρό είναι το πεδίο στο σημείο αυτό. 1

F c 1 k ΕΝΤΑΣΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ Ηλεκτρικό πεδίο ονομάζουμε το χώρο μέσα στο οποίο αν βρεθεί οποιοδήποτε ηλεκτρικό φορτίο, θα ασκηθεί σε αυτό ηλεκτροστατική δύναμη Couomb.

2 Τι εννοούμε όταν λέμε ότι η ένταση σε σημείο Α του πεδίου είναι 5 N/C ; Αν η ένταση του πεδίου σε σημείο Α έχει μέτρο 5 N/C, αυτό σημαίνει ότι αν βρεθεί στο σημείο Α φορτίο 1 C, τότε το πεδίο θα του ασκήσει δύναμη μέτρου 5 N. ΠΡΟΣΟΧΗ!! Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε κάθε σημείο δεν εξαρτάται από το φορτίο που φέρουμε κάθε φορά στο σημείο αυτό. Οποιοδήποτε φορτίο (δοκιμαστικό) και αν τοποθετήσουμε σε κάποιο σημείο του πεδίου, η ένταση θα παραμείνει η ίδια (σταθερή) στο σημείο αυτό. ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ COULOMB Ηλεκτροστατικό πεδίο Couomb Ονομάζουμε το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από ένα ακίνητο σημειακό φορτίο είτε αυτό είναι θετικό είτε αρνητικό. E kq ΠΡΟΣΟΧΗ!! Η τιμή της έντασης για κάθε σημείο του πεδίου είναι : Α) Ανάλογη του φορτίου Q της πηγής του ηλεκτροστατικού πεδίου. Β) Αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης του κάθε σημείου από την πηγή του πεδίου. Γ) ανεξάρτητη του φορτίου που φέρουμε κάθε φορά στο σημείο αυτό. ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ Δυναμικές γραμμές ονομάζουμε τις γραμμές αυτές οι οποίες βρίσκονται ( αν και αόρατες ) μέσα στο πεδίο, και το διάνυσμα της έντασης εφάπτεται των γραμμών αυτών σε κάθε σημείο τους.

Οποιοδήποτε φορτίο (δοκιμαστικό) και αν τοποθετήσουμε σε κάποιο σημείο του πεδίου, η ένταση θα παραμείνει η ίδια (σταθερή) στο σημείο αυτό.

3 Οι δυναμικές γραμμές είναι ανοικτές, δηλαδή απομακρύνονται από τα θετικά φορτία και κατευθύνονται στα αρνητικά. Το μέτρο της έντασης του πεδίου είναι μεγαλύτερο στις περιοχές όπου οι δυναμικές γραμμές είναι πιο πυκνές. Οι δυναμικές γραμμές εν τέμνονται. ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Ομογενές ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται το πεδίο του οποίου η ένταση του είναι ίδια σε κάθε σημείο του. Οι δυναμικές γραμμές ενός ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου είναι παράλληλες και ισαπέχουν. ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ c Γ)A A (FUU Γ UU 0U c )A ( F c UA)A ( kq U Θετική ηλεκτρική δυναμική ενέργεια φορτισμένου σωματιδίου σημαίνει ότι το φορτισμένο σωματίδιο μετακινείται μόνο του (αυθόρμητα), χωρίς δαπάνη ενέργειας στο άπειρο. Σε αυτή την περίπτωση, κατά την διάρκεια της μετακίνησης, η δυναμική ενέργεια του φορτισμένου σωματιδίου μειώνεται και παράλληλα αυξάνεται η κινητική του ενέργεια. Αρνητική ηλεκτρική δυναμική ενέργεια φορτισμένου σωματιδίου σημαίνει ότι για να μετακινηθεί το φορτισμένο σωματίδιο στο άπειρο, πρέπει να δαπανήσουμε εμείς ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, κατά την διάρκεια της μετακίνησης, η δυναμική ενέργεια του φορτισμένου σωματιδίου αυξάνεται, αφού του προσφέρουμε εμείς ενέργεια. ΔΥΝΑΜΙΚΟ Δυναμικό Σ του ηλεκτρικού πεδίου σε κάποιο σημείο Σ: Ονομάζουμε το φυσικό μονόμετρο μέγεθος που ορίζεται ως το πηλίκο της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας φορτίου που βρίσκεται σε σημείο Γ, προς το φορτίο αυτό. Δηλαδή : Σ U Σ 3

ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ Ομογενές ηλεκτρικό πεδίο ονομάζεται το πεδίο του οποίου η ένταση του είναι ίδια σε κάθε σημείο του.

4 Σ c Σ(F ) Μονάδα μέτρησης του δυναμικού στο S.I. θα είναι το 1 ot (1 ). Είναι J 1 1 C Τι σημαίνει ότι το δυναμικό σ' ένα σημείο Σ ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι Σ + 5; Αν στη θέση Σ υπάρχει φορτίο +1C, αυτό το φορτίο θα έχει δυναμική ενέργεια U Γ +5 J, ενώ αν στη θέση Σ υπάρχει φορτίο - 1 C, αυτό θα έχει δυναμική ενέργεια U Γ - 5 J. ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ COULOMB kq ΠΡΟΣΟΧΗ!! Το δυναμικό για κάθε σημείο του πεδίου είναι : Α) Ανάλογο του φορτίου Q της πηγής του ηλεκτροστατικού πεδίου. Β) Αντιστρόφως ανάλογο της απόστασης του κάθε σημείου από την πηγή του πεδίου. Γ) ανεξάρτητο του φορτίου που φέρουμε κάθε φορά στο σημείο αυτό. ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ A c Γ)A (F (A Γ ) c Γ Γ)A (F Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων Α και Γ ενός ηλεκτρικού πεδίου ισούται με το πηλίκο του έργου της δύναμης του πεδίου κατά τη μεταφορά δοκιμαστικού φορτίου από τη θέση Α στη θέση Γ προς το φορτίο αυτό. Τι σημαίνει ότι η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων είναι ΑΓ + 5; Αν φορτίο +1 C μετακινείται από σημείο Α σε σημείο Γ του πεδίου, τότε το έργο της δύναμης Couomb είναι +5 J. ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ COULOMB 1 1 k Q 1 4

υπάρχει φορτίο - 1 C, αυτό θα έχει δυναμική ενέργεια U Γ - 5 J. ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ COULOMB kq ΠΡΟΣΟΧΗ!

5 ΠΥΚΝΩΤΕΣ Ο πυκνωτής είναι μια συσκευή αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου και ηλεκτρικής ενέργειας. Μεταξύ των πλακών (οπλισμών) ενός επίπεδου πυκνωτής παράγεται ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. Χωρητικότητα C ενός πυκνωτή ονομάζεται το μονόμετρο μέγεθος που ορίζεται ως το πηλίκο του ηλεκτρικού φορτίου Q του πυκνωτή προς την τάση του πυκνωτή. Δηλαδή : Μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας στο S.I. είναι το 1 Faad (1 F). Είναι : C F1 1 Q C ΠΡΟΣΟΧΗ!! H χωρητικότητα του πυκνωτή δεν εξαρτάται από το φορτίο Q και την τάση. Οποιαδήποτε μεταβολή συμβεί στο φορτίο ή την τάση, η χωρητικότητα παραμένει σταθερή. Η χωρητικότητα στην περίπτωση που μεταξύ των οπλισμών υπάρχει κενό ή αέρας δίνεται από την σχέση : C ε0 S Αν μεταξύ των οπλισμών υπάρχει κάποιο διηλεκτρικό, η χωρητικότητα θα δίνεται από την σχέση : S C εε 0 Όπου ε : η σχετική διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού. Το ε είναι καθαρός αριθμός. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΟΥ ΠΥΚΝΩΤΗ Για να φορτιστεί ο πυκνωτής πρέπει να προφερθεί ενέργεια για την μεταφορά του ηλεκτρικού φορτίου στους οπλισμούς του. Η ενέργεια αυτή δεν χάνεται αλλά αποθηκεύεται στον πυκνωτή με την μορφή της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας U. Q C Q U ή U ή U C ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΕΝΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΑΣ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΕ ΟΜΟΓΕΝΕΣ ΗΛ. ΠΕΔΙΟ E 5

I. είναι το 1 Faad (1 F). Είναι : C F1 1 Q C ΠΡΟΣΟΧΗ!! H χωρητικότητα του πυκνωτή δεν εξαρτάται από το φορτίο Q και την τάση.

Σχετικά έγγραφα

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Νόμος του Coulomb Έστω δύο ακίνητα σημειακά φορτία, τα οποία βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους. Τα φορτία αυτά αλληλεπιδρούν μέσω δύναμης F, της οποίας